ПОСТАНОВКА  ЗАДАЧИ  РАЗРАБОТКИ  АДАПТИВНЫХ  АЛГОРИТМОВ  ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ  УСТРОЙСТВ  РЕЛЕЙНОЙ  ЗАЩИТЫ  В  СИСТЕМАХ  ПРОМЫШЛЕННОГО  ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Насибуллин  Артем  Тахирович

магистрант  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

E-mail:  nasibyllin91@gmail.com

Панова  Евгения  Александровна

канд.  техн.  наук,  старший  преподаватель  Магнитогорского  государственного  технического  университета  им.  Г.И.  Носова,  РФ,  г.  Магнитогорск

E-mail:  panova.ea@gmail.com

Аварии,  связанные  с  нарушениями  устойчивости  работы  в  электрических  системах,  влекут  за  собой  расстройство  электроснабжения  потребителей  электрической  энергии.  Ликвидация  таких  аварий  и  восстановление  нормальных  условий  работы  электрических  систем  представляют  большие  трудности  и  требуют  много  времени  и  внимания  диспетчера  и  остального  дежурного  персонала.  При  сравнительно  небольшом  числе  аварий,  вызывающих  нарушение  устойчивости,  наибольший  аварийный  недоотпуск  энергии  падает  именно  на  этот  вид  аварий.

Тяжелые  последствия  таких  аварий  заставляют  уделять  значительное  внимание  вопросам  увеличения  устойчивости  как  при  проектировании  электрических  подстанций  и  сетей,  так  и  в  эксплуатации.  Здесь  можно  указать  на  применение  быстродействующих  выключателей,  релейной  защиты  а  также  проведение  других  мероприятий,  которые  способствовали  резкому  уменьшению  аварийности  в  электрических  системах.

Для  повышения  надежности  в  современном  мире  очень  широко  применяются  микропроцессорные  системы.  Применение  систем  управления  построенных  на  базе  микропроцессорной  электроники  позволяет  снизить  затраты  на  обслуживание  и  участие  человека  в  технологических  процессах,  обеспечить  надежность  работы  электрооборудования.  На  современном  этапе  развития  данные  системы  уже  способны  интеллектуально  вычислять  и  принимать  решения  в  зависимости  от  сложившейся  ситуации.  Такая  самостоятельность  позволяет  безошибочно,  без  человеческого  фактора,  обеспечивать  надежность  систем,  которыми  они  управляют.  С  помощью  них  можно  создавать  полностью  автоматизированные  производства,  где  участие  человека  будет  сведено  к  минимуму.

В  недавнем  времени  системы  интеллектуального  управления  начали  внедряться  в  энергетике.  А  именно,  система  Smart  Grid  или  интеллектуальная  система.  Она  позволяет  обеспечить  высокую  надежность  электроснабжения  потребителей  и  бесперебойность  работы  системы,  увеличение  качества  электрической  энергии.  Существующие  в  настоящее  время  различные  концепции  Smart  Grid  затрагивают  аспекты  расширенного  учета  потребления  энергоресурсов,  управления  и  мониторинга  состояния  электротехнического  оборудования,  автоматизации  распределительных  сетей,  магистральных  электрических  сетей  и  узловых  подстанций  и  регулирование  перетоков  мощностей.

При  разработке  концепций  проектов  по  внедрению  интеллектуальных  сетей  следует  учитывать,  что  Smart  Grid  —  это  не  просто  автоматизация  систем  управления  производством,  передачей  или  распределением  электрической  энергией.  Smart  Grid  —  это  система  управления  всей  электрической  сетью,  которая  в  конечном  итоге  должна  стать  полностью  автоматической,  а  все  имеющиеся  автоматизированные  системы  (АСУ  ТП,  АСТУ,  ССПИ,  АСТУЭ,  системы  мониторинга,  системы  управления  данными  и  др.)  являются  лишь  инструментом  для  достижения  поставленных  целей.

Интегрированные  в  единую  платформу  существующие  автоматизированные  информационные  системы  позволят  по-новому  подходить  к  построению  электрических  сетей,  ведению  и  контролю  режима  их  работы.  Интеллектуальная  электрическая  сеть  в  зависимости  от  сложившихся  условий  в  автоматическом  режиме  будет  производить  переконфигурацию  для  достижения  минимума  затрат  энергоресурсов  без  снижения  надежности  работы.

Обеспечение  надежной  и  устойчивой  работы  сети  в  определяющей  мере  связано  с  функционированием  релейной  защиты,  предназначенной  осуществлять  быструю  и  селективную  автоматическую  ликвидацию  повреждений  и  анормальных  режимов  в  электрической  части  энергосистемы.  Это  определяет  необходимость  ориентации  на  широкое  внедрение  адаптивных  систем  релейной  защиты  на  базе  интеллектуальных  микропроцессорных  устройств.

Развитие  сетей  характеризуется  усложнением  систем  электроснабжения,  ростом  нагрузок  потребителей.  При  отсутствии  условий  для  строительства  новых  линий  электропередачи  усложняются  режимы  работы  действующих  линий,  эксплуатация  оборудования  часто  производится  в  режиме  предельно  допустимых  условий.  Кроме  того,  изменение  схемно-режимной  ситуации,  то  есть  отключение  крупных  нагрузок,  вывод  в  ремонт  линий  приведет  к  изменению  параметров  нормальных  и  аварийных  режимов  работы.  В  таких  условиях  релейная  защита  может  оказаться  не  чувствительной  и  потребуется  пересчет  уставок,  что  займет  длительное  время.  Таким  образом,  актуальной  является  проблема  разработки  адаптивных  алгоритмов  работы  устройств  релейной  защиты,  обеспечивающих  их  интеллектуальную  настройку  при  изменении  параметров  режима  с  учетом  требований  к  согласованию  устройств  релейной  защиты.

Имеется  несколько  этапов  внедрения  интеллектуальных  систем  управления  и  преобразования  подстанции  в  цифровую.  Непосредственно,  это  замена  аналоговых  устройств  на  цифровые  в  здании  подстанции,  обеспечение  связи  по  оптическим  каналам  связи  между  устройствами.  А  также,  использование  микроэлектронных  устройств  непосредственно  на  процессорном  уровне.

Конечно,  концепция  решений  в  большей  степени  зависит  от  наличия  комплектующих  и  их  достаточности  для  ее  реализации,  наличия  высококвалифицированного  персонала  и  отработанных  методов  установки  и  обслуживания.

Рынок  услуг  не  является  объектом  рассмотрения  настоящей  статьи,  но  стоимость  сервиса  и  оборудования  может  быть  оценена  в  сумму,  равную  или  даже  большую,  чем  расходы  на  основную  продукцию.  В  частности,  некоторые  компании  объявили  о  специальной  программе  аутсорсинга  решений  Smart  Grid  для  электрических  сетевых  компаний  (Smart  Grid  как  сервис)  [1].

Структура  производителей  систем  Smart  Grid  более  сформирована  и  географически  распределена,  чем  это  принято  считать.  В  нее  входят  не  только  венчурные,  но  и  широко  известные  государственные  и  частные  компании.  Многие  из  них  занимаются  производством  действующего  энергетического  оборудования  и  работают  над  его  адаптацией  к  новым  требованиям  рынка  систем  Smart  Grid.  Такая  ситуация  характерна  и  для  США,  и  для  Китая,  и  для  Европы.

Рынок  систем  Smart  Grid  крайне  неоднороден,  и  разные  сектора  требуют  разного  уровня  компетентности  —  должны  учитываться  аппаратные  и  программные  средства,  технологии,  продукты  и  услуги,  а  также  разный  опыт  производителей.  Это  в  значительной  степени  влияет  на  распределение  служащих  в  производственной  цепочке,  начиная  от  разработки  продукции  и  заканчивая  монтажом  системы  и  ее  обслуживанием.

Для  России  характерно  наличие  крупных  систем  электроснабжения,  таких  как  Магнитогорский  энергоузел,  занимающий  промежуточное  положение  между  системами  электроснабжения  и  энергосистемами.  В  отличии  от  энергосистем  на  таких  объектах  имеет  место  сосредоточение  крупных  нагрузок  на  малых  площадях,  преобладают  короткие  линии  напряжением  110  и  220  кВ.  Также  преобладают  разомкнутым  участки  схемы.  Изменение  конфигурации  сети  или  отключение  крупных  потребителей  на  таких  объектах  приведет  к  значительному  изменению  параметров  режима  и,  в  свою  очередь,  к  необходимости  перенастройки  устройств  релейной  защиты  с  целью  обеспечения  ее  чувствительности,  т.  к.  отсутствие  срабатывания  устройств  релейной  защиты  в  промышленных  сетях  напряжением  110  кВ  влечет  за  собой  значительный  ущерб  от  нарушения  электроснабжения  потребителей.  На  сегодняшний  день  в  России  в  промышленных  системах  электроснабжения  применение  адаптивных  устройств  релейной  защиты  не  является  общепринятым  решением,  однако  такие  устройства  могут  повысить  надежность  работы  системы  электроснабжения  в  целом  за  счет  автоматической  подстройки  уставок  к  новой  схемно-режимной  ситуации.

Наибольшее  значение  для  устойчивости  работы  энергосистемы  оказывает  адаптивная  релейная  защита,  которая  обеспечивает  в  автоматическом  режиме,  без  участия  оперативного  персонала,  принимать  решения  для  быстрейшего  устранения  аварий  и  обеспечения  бесперебойного  питания  потребителей.  Такое  управление  системой  позволяет  обеспечивать  снижение  эксплуатационных  издержек,  в  частности  снижение  затрат  от  нарушения  электроснабжения.

Список  литературы:

1. Куприяновский  В.П.,  Долбнев  А.В.,  Волков  С.А.,  Синягов  С.А.,  Селезнёв  С.П.  Интеллектуальные  подстанции,  как  основа  Strong/Smart  Grid//  ГИС  в  электроэнергетике:  интеллектуальные  энергосистемы.  2012.  №  2.
2. Cisco  расширила  портфель  продуктов  Smart  Grid  [Электронный  ресурс]  —  Режим  доступа.  —  URL:  http://www.cisco.com/web/RU/news/releases/txt/2012/  011912b.html  (дата  обращения:  20.12.13).
3. Mohsen  Fadaee  Nejad,  AminMohammad  Saberian  and  Hashim  Hizam  (June  3,  2013).  "Application  of  smart  power  grid  in  developing  countries".  7th  International  Power  Engineering  and  Optimization  Conference